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万物互联时代下,企业如何加速布局物联网(IoT)
adinnet / 2022-06-06 17:22 /洞察
物联网(Internet of Things)概念最早于1999年被提出,经过20余年的发展,物联网已在无数个场景实现商业落地。比如 To C 端的智能家电,To B领域的智慧园区、智慧工厂等,都是物联网技术比较成熟的应用领域。
通俗地讲,物联网是指通过信息传感设备(例如无线传感器网络节点、射频识别设备传感器、GPS等信息传感器,红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等)按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。发展到今天,物联网正在从简单的监测和自动化,向综合调度、精准决策等高级阶的方向迭代更新。
物联网VS互联网
物联网,即物物相连的互联网。以汽车开锁为例,用户通过手机APP远程进行操作后,指令从接入互联网的物(手机)发送到云平台,云平台追踪到接入互联网的物(车端电脑)下发指令,车执行完命令后,交执行结果反馈至云平台。此时,用户的整个操作被记录在云端,随时可通过手机APP查询历史记录。这是常见的物联网场景,“物”接入互联网,数据和信息互联互通汇聚到云端,通过人机交互完成操作。
因此,物联网是基于互联网发展和扩展而来的互联网络,通过物与物的互联,实现动态监测和智能感知。
物联网的分层架构
物联网分为感知层、网络层、应用层三层架构。感知层由终端设备履行,负责执行下达的指令;应用层指前端业务平台,通过人机交互为不同场景赋能,如智慧园区、智慧工厂等。而网络层利用多种通讯技术,遵循标准协议,让物与服务器进行联接。由于不同硬件间的寻址、运算等能力不同,网络层分为两种:局域网联接和广域网联接。
局域网联接,指不具备独立寻址及运算能力的传感器与网关之间的联接,如WIFI和蓝牙,有对应的协议;广域网联接指具备独立寻址及运算能力的设备直接接入,如 NB-IoT,并与数据中心或云平台的中控平台连接。
所有的接入技术,都要通过标准的传输协议,才能实现数据采集与互通。当下常见的物联网协议 MQTT、MQTT-SN、CoAP、LwM2M、HTTP、LoRaWAN、NB-IoT。
常见的物联网协议
物联网场景复杂多样,设备条件、网络稳定性、设备功耗、设备连接数量等因素差异较大,造成物联网设备的传输与互联网在着很大的不同,因此产生了多种物联网通讯协议。
MQTT-SN协议
MTQQ协议运行于TCP协议栈之上,对于电量有限的设备(如传感器)不太适用,为了解决这一问题,MQTT协议的传感器版本MQTT-SN协议出现。
CoAP协议
CoAP协议采用C/S架构,最小的数据包仅有4个字节,适用于无线传感网络,支持内建的资源发现格式,支持对资源进行缓存,从而优化性能。
LwM2M协议
LwM2M由OMA定义,使用RESTful接口,提供设备的接入、管理和通信功能,适用于资源有限的终端设备管理的轻量级物联网协议。
Zigbee协议
Zigbee是一种网状网络无线协议,具有低功耗、低成本、低延时、高安全的特性,主要服务于建筑和家庭自动化应用,是物联网中最流行的网状协议之一,用于局域网连接,以网关的的身份接入各种设备。
NB-IoT协议
NB-IoT由3GPP标准化组织制定,降低了对通信品质的要求,在GPRS的基础上覆盖增强20dB,覆盖范围是GPRS的三倍,当前NB-IoT已进入亿级连接时代,发展迅速。
LoRa协议
LoRa 协议是一个低功耗、低功耗、高容量、低成本、安全系数高的标准协议,特点是同功耗下传播距离更远,具有较高的灵活性,适用于智慧城市、楼宇监测等应用场景。
从功能角度划分,协议分为物理层协议,负责设备间的组网及通讯,包含 3G/4G/5G、NB-IoT、WIFI、ZigBee;以及应用层协议,主要负责运行在传统互联网TCP/IP协议上的通讯设备,常见的包含HTTP、MQTT、CoAP等。
从应用视角来看,协议可以分为云端协议和网关协议。云端协议指建立在 TCP/IP 上的协议,支持 TCP/IP 的设备可以通过 WIFI 及以太网,使用 HTTP、MQTT 等接入云端;网关协议适用于短距通信无法直接上云的协议,如蓝牙、ZigBee 等。
当前物联网协议呈多元发展,甚至各种协议间可以互补,企业需要根据技术特性、应用场景等需求,在实际项目中选择合适的物联网协议。
物联网的应用场景
物联网是物物之间的互联,是基于物品对本身或周围环境的感知而触发的自动化应用场景,在高传感密度和高网络覆盖的前提下,可以在动态监测、状态调度、自动化操作和大数据分析领域创造价值,如智慧电力、智慧园区、智慧城市、智能制造等应用场景。
艾艺智慧电力案例中的物联网应用
在艾艺为某电力企业打造的智慧电力项目中,面对供电侧和用电侧大量的物联网终端,设备接入的复杂性成为一大挑战。艾艺设计的汇聚网关和边缘接入网关支持GPRS、4G/5G、LoRa、WIFI、ZigBee等多种无线通信方式,为客户在多样场景提供灵活多样的组网选择。支持HTTPS/MQTT TLS安全通道连接云端。
汇聚网关采用分布式部署,通过集中管理,实现设备即插即用,快速接入云端,减少项目实施的人力成本和时间成本。边缘接入网关拥有高效微服务能力,适合超低时延、高效能的业务场景。
艾艺智慧园区案例中的物联网应用
智慧园区项目包含安全监管、信息展示、环境监测、智慧停车、楼宇监测、能耗监控等多个体系,需要接入大量的物联网终端,面临综合布线、设备接入、统一管理等挑战。
此项目中存在大量移动设备部署在网线无法触达的边缘地带,采用“泛化联接”方式,通过5G、WIFI等无线网格承载,让海量数据被统一收集、分析、处理。系统采用微服务分布式系统架构,各节点都可实现集群部署;集成3S技术实时监测园区内人员位置、设备监测;应用系统采用B/S架构,集中式与分布式相结合,保障安全与可扩展性。
艾艺致力于为企业提供智慧园区、智慧工厂、智慧能源等一体化解决方案。在物联网布局环节,向下连接智能终端设备,向上集成行业应用,在“多协议接入、多渠道接入、多网络接入”方面有丰富的服务经验和成熟应用,大大提升企业的设备管理能力,提供多种安全防护措施,保障数据安全和设备监测。
艾艺物联网数据中台解决方案通过开放标准的 MQTT、CoAP 和 LwM2M 协议连接任何设备,灵活应对智慧园区、工业场景中的复杂多样的情况,同时支持通过边缘工业协议网关软件 Neuron 转换成统一的 MQTT 协议接入,满足绝大多数物联网场景下的数据采集需求,为企业的物联网业务提供高效可靠的数据接入层。
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